FR2712638A1 - Pompe à engrenages intérieurs à saillies de refoulement. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une pompe à engrenages intérieurs comprenant une couronne dentée (45) pourvue d'une denture intérieure et un pignon (46) pourvu d'une denture extérieure. Les dents du pignon et/ou de la couronne dentée sont prolongées au delà du cercle de tête concerné et sont pourvues d'une saillie de refoulement (40, 41). La saillie de refoulement (40, 41) est agencée de manière telle que en avant de la région où les cercles de tête se recouvrent, ladite saillie pénètre dans le vide entre dents délimité par le cercle de tête de l'autre roue dentée et forme avec le côté de la dent de ladite autre roue dentée où se trouve également le flanc d'étanchéité une fente de passage (53) étroite qui, dans toutes les positions en rotation, présente une section d'étranglement donnée.

Description

Pompe à engrenages intérieurs à saillies de refoulement La présente

invention concerne une pompe à engrenages intérieurs comportant une couronne dentée ou roue dentée extérieure pourvue d'une denture intérieure, dont les flancs menants sont limités radialement vers l'intérieur par un cercle de tête intérieur et un pignon ou roue dentée intérieure pourvu d'une denture extérieure, dont les flancs menants sont limités radialement vers l'extérieur par un cercle

de tête extérieur, dans laquelle le pignon est monté de manière excen-

trée par rapport à la couronne dentée et les flancs menants sont en pri-

se entre les points d'intersection du cercle de tête extérieur avec le cercle de tête intérieur, la couronne dentée ou le pignon est entraîné, le nombre de dents du pignon est inférieur au nombre de dents de la couronne dentée et la forme des dents des roues dentées s'écarte de la

forme idéale.

Les pompes à engrenages intérieurs de ce type sont utilisées

en tant que pompes d'alimentation réglables pour des liquides hydrau-

liques. La roue dentée extérieure et la roue dentée intérieure peuvent rouler l'une sur l'autre dans différents arrangements cinématiques et,

au cours du processus de roulement, les roues dentées passent par dif-

férentes phases du processus de refoulement.

Du liquide hydraulique est aspiré à partir d'une chambre d'aspiration par formation de zones dans lesquelles il règne une

pression négative au moment de la décompression. La rotation se pour-

suivant, il se forme entre les couples de dents des chambres fermées, les cellules de pompage, dans lesquelles le liquide hydraulique se trouve comprimé par la réduction du volume des cellules. Dès que la

pression dans la cellule dépasse une pression de refoulement détermi-

née, le clapet de refoulement associé à chacune des cellules de pompa-

ge s'ouvre et le liquide hydraulique est expulsé vers une section de re-

foulement. Des pompes à engrenages intérieurs de ce type sont connues par le document DE 34 44 859-C2 et, sous une forme différente, par le

document EP 0 474 001 Ai et le document DE 34 48 253-C2.

Dans chacun des agencements, de préférence, la caractéristi-

que de refoulement de la pompe à engrenages intérieurs n'est liée à la

vitesse de rotation de la pompe que jusqu'à une vitesse donnée. Au-de-

là de cette vitesse seuil, les cellules de la pompe ne se remplissent plus que partiellement, le taux de remplissage diminuant au fur et à mesure que la vitesse de rotation de la pompe augmente. La quantité

de liquide refoulée dépend par conséquent de la vitesse de rotation ef-

fective de la pompe. La vitesse seuil peut Etre modifiée notamment en plaçant un étranglement dans la conduite d'alimentation. Ces pompes sont pourvues de plusieurs orifices de refoulement qui sont disposés

dans la direction périphérique et sont fermés par des clapets de refou-

lement. Grâce à cet agencement, les cellules qui ne sont que partielle-

ment remplies n'entrent en communication avec la chambre de refoule-

ment qu'à partir du moment o la pression à l'intérieur desdites cellu-

les atteint la pression du circuit.

Dans les pompes à engrenages intérieurs du type indiqué plus

haut, on observe dans certaines conditions de fonctionnement des fluc-

tuations de pression importantes au niveau de la section de refoule-

ment ainsi qu'un bruit relativement important qui est dû pour partie

auxdites fluctuations de pression.

Les fluctuations de pression au niveau de la section de refou-

lement sont dues aux conditions particulières qui existent au moment

de la fermeture de la cellule de pompage lesquelles conditions sont dé-

terminées par la forme des flancs des dents conjuguées; la cellule de pompage est formée par le rapprochement en un temps très court des dents en prise, c'est-à-dire pendant un angle de rotation de la pompe très faible, ce qui provoque une augmentation importante de la tension

du liquide hydraulique (pic de pression).

L'objectif de la présente invention est de diminuer les bruits

et les fluctuations de pression dans la pompe.

Une partie des bruits et des fluctuations de pression est due à la forme spécifique de la cellule de pompage, laquelle est fonction de la cinématique propre à chaque pompe à engrenages intérieurs. Il exis-

te ainsi des formes de cellules spécifiques qui ont pour effet de favori-

ser l'apparition de bruits et de pics de pression.

Le document DE-OS 37 37 961-A1 décrit un procédé qui per-

met d'améliorer la communication hydraulique entre les chambres dou-

bles qui se forment lors de l'engrènement et par suite d'améliorer la

stabilité de fonctionnement de la pompe.

Pour cela, on réalise une communication hydraulique de bon-

ne qualité, avec un étranglement aussi faible que possible, entre la chambre de tête, vu dans la direction de rotation du pignon, et la

chambre arrière d'une cellule se trouvant dans la section de refoule-

ment, en particulier dans la dernière partie de la section de refoule-

ment. Les évidements prévus à cet effet dans le pignon peuvent être disposés axialement, avec une faible profondeur, dans la face frontale du pignon. Comme variante, le flanc menant peut être pourvu d'une ou

plusieurs rainures dont l'étendue dans la direction axiale est limitée.

Il est encore possible d'agrandir les chambres au niveau du pied des dents du pignon et/ou de la couronne par rapport à la denture normale, par exemple en fraisant une rainure parallèle à l'axe de la roue dentée. De même, les flancs en contact des dents des deux roues dentées peuvent présenter côté aspiration un rapport de recouvrement plus faible que côté refoulement. Ceci permet de réduire encore la

puissance absorbée par la pompe à engrenages intérieurs.

Dans ce type d'action visant à modifier la fermeture de la cel-

lule de pompage et à améliorer la stabilité de fonctionnement de la pompe à engrenages intérieurs, la dégradation du débit volumique qui est due au reflux du liquide hydraulique de la chambre située dans la section de refoulement vers la chambre arrière située dans la section d'aspiration, c'est-à-dire de la cellule qui n'est pas encore totalement fermée vers la section d'aspiration, n'est pas sans poser certains problèmes. La fermeture définitive de la cellule de pompage se fait toujours en un temps très court, c'est-à-dire sur un angle de rotation très petit, de sorte que les évidements dans les flancs des dents ne permettent qu'une action limitée sur la montée en pression. Pendant le reflux du liquide hydraulique à travers les chambres des cellules, les flancs concernés des dents sont encore trop éloignés l'un de l'autre

pour pouvoir assurer l'étanchéité de la cellule de pompage.

Plus précisément, la présente invention a pour objectif de

modifier les conditions d'engrènement pendant la fermeture de la cel-

lule de pompage de telle sorte que parallèlement à la réduction des pics de pression et des bruits résultant de ceux-ci, le débit volumique

refoulé reste identique ou soit amélioré.

Cet objectif est atteint grâce au fait que les dents du pignon et/ou de la couronne dentée sont prolongées au delà du cercle de tête concerné et sont pourvues d'une saillie de refoulement, laquelle saillie de refoulement est agencée de manière telle que, en avant de la région

o les cercles de tête se chevauchent, celle-ci pénètre dans le vide en-

tre dents délimité par le cercle de tête de l'autre roue dentée et forme

avec le côté de la dent de ladite autre roue dentée o se trouve égale-

ment le flanc d'étanchéité une fente de passage étroite qui, dans toutes

les positions en rotation, présente une section d'étranglement donnée.

On peut agir sur les conditions d'engrènement lors de la fer-

meture de la cellule de pompage en modifiant la forme des couples de dents en prise. En outre et comme solution alternative à la correction des dentures conformément aux lois applicables à l'ensemble de la dent (par exemple denture développante, denture cycloide et autres) on peut par une modification adaptée de certains secteurs des flancs des dents modifier de manière ciblée le roulement dans certaines positions d'engrènement. Les modifications de la forme des dents de l'une des roues dentées doivent être accompagnées de modifications de la forme des dents de la roue dentée conjuguée afin de garantir un engrènement sans problème des deux roues. Ceci peut par exemple se traduire par

une réduction du volume des dents de la roue conjuguée.

Cette possibilité de modifier partiellement la géométrie de la dent dans certains secteurs du flanc est exploitée dans la pompe à engrenages intérieurs selon l'invention pour influer sur les conditions

géométriques lors de la fermeture de la cellule de pompage.

Pour cela il est prévu sur l'une des roues dentées ou sur les deux roues dentées conjuguées, la saillie de refoulement conforme à l'invention qui s'étend au-delà du cercle de tête de la roue concernée et assure les fonctions suivantes: - déplacement de l'instant du début de la fermeture de la cellule de pompage dans le sens d'une avance de la fermeture ou d'une position angulaire avancée par rapport à la denture normale, formation anticipée d'un espace entre les secteurs des flancs de dents qui viennent en contact lorsque la rotation de la pompe se poursuit, de

manière à former une étroite fente de passage qui, dans chaque posi-

tion en rotation, présente une section d'étranglement définie.

Ceci permet de rendre plus "doux" le processus de fermeture de la cellule de pompage et simultanément, grâce à la fente de passage ainsi formée (principale fonction: fonction d'étranglement), d'éviter un

reflux direct du liquide hydraulique enfermé dans la cellule de pompa-

ge vers la chambre d'aspiration. Grâce à l'agencement conforme à l'in-

vention de la saillie de refoulement, la fente de passage reste pratique-

ment constante sur un angle de rotation donné et ainsi, un volume dé-

fini, préalablement déterminé à la construction, reflue de la cellule de

pompage vers la chambre d'aspiration.

Suivant la disposition retenue de la saillie de refoulement sur

le pignon et/ou sur la couronne, la roue dentée conjuguée doit présen-

ter une forme de dent adaptée afin qu'il existe, dans toutes les posi-

tions en rotation de la pompe à engrenages intérieurs, une certaine dis-

tance entre les saillies de l'une des roues dentées et les formes conju-

guées correspondantes de l'autre roue dentée. Outre les conditions pu-

rement géométriques de roulement pour la forme retenue pour les saillies de refoulement, il faut tenir compte de la charge admissible sur le plan de la résistance du pied de dent et du frottement entre les

roues dentées conjuguées.

Selon la cinématique retenue d'une pompe à engrenages inté-

rieurs, sur laquelle nous reviendrons plus loin, et selon la courbe de refoulement souhaitée pour ladite pompe (par exemple refoulement pulsatoire), la denture sera conçue de manière à ce que le nombre de dents du pignon soit inférieur au nombre de dents de la couronne. Le pignon comportera au moins une dent de moins que la couronne; de

préférence la différence sera de deux dents ou plus, ceci pour des rai-

sons de frottement et de roulement.

On peut encore être améliorer l'action des saillies de refoule-

ment en donnant aux différentes dents des formes de flanc non symé-

triques par rapport au plan médian axial de la dent; en règle générale on adoptera un rapport de conduite apparent élevé pour les flancs en prise et un faible rapport de conduite apparent pour les flancs qui ne

sont pas en prise. Avec un tel rapport de conduite apparent, c'est-à-di-

re une telle course commune d'engrènement entre les roues dentées on avance la pénétration de la saillie de refoulement dans la cellule de pompage et on favorise ainsi la fermeture "douce" évoquée plus haut

de ladite cellule de pompage.

On peut agir de manière ciblée sur la forme de la cellule de

pompage, dont la division en une chambre avant et une chambre arriè-

re tend à dégrader le taux de remplissage, en modifiant de manière ap-

propriée la forme des dents dans la région du pied de dent au moyen d'un "congé rentrant" ou de rainures fraisées. Il ne faut toutefois pas perdre de vue la résistance de la dent qui impose des limites étroites à

une telle modification de la forme de la dent.

Le moyen préféré pour agir sur le taux de remplissage volu-

métrique d'une pompe à engrenages conforme à l'invention est la géo-

métrie de la fente de passage entre les roues dentées conjuguées avant

la fermeture de la cellule de pompage.

Le rendement géométrique de la pompe dans son ensemble

dépend à son tour de cette fente. L'évolution sur le plan de la géomé-

trie et l'évolution dans le temps de la fente de passage formée, permet de déterminer la quantité de liquide hydraulique qui peut refluer de la

chambre de refoulement vers la section d'aspiration au cours d'une ro-

tation de la pompe à engrenages. Ceci permet d'éliminer d'une certaine manière les pointes de pression (pics de pression) qui apparaissent à l'intérieur de la cellule de pompage et d'éviter que celles-ci soient

transmises à la chambre de refoulement.

La faible valeur du rapprochement des deux roues dentées nécessaire pour que la cellule de pompage se ferme définitivement

après l'étranglement formé pendant un certain laps de temps ou un cer-

tain angle de rotation minimise les pointes de pression. La fente for-

mant étranglement, avec ses conditions d'écoulement définies, permet le refoulement de liquide hydraulique hors de la cellule de pompage qui n'est pas encore définitivement fermée en direction de la section de refoulement à travers le clapet de refoulement lorsque la pression qui règne dans la cellule de pompage est supérieure à la pression du circuit. Ceci permet également de réduire les fluctuations de pression

côté refoulement de la pompe.

Toutes ces mesures et tous ces effets contribuent à réduire les bruits causées par des pointes pression et des fluctuations de pression lors du fonctionnement de la pompe à engrenages intérieurs. A noter également que la sollicitation mécanique des composants de la pompe est elle aussi réduite, lesquels composants sont normalement eux aussi

soumis à des pics de sollicitations.

Le débit volumique de la pompe à engrenages intérieurs peut être limité à une valeur maximale, indépendamment de la vitesse de rotation de la pompe, en disposant des éléments d'étranglement côté aspiration de ladite pompe, de telle sorte qu'au delà de la vitesse

considérée de la pompe, le débit volumique reste constant.

La pression négative qui apparaît à l'intérieur de la cellule de

pompage au moment de la décompression après le refoulement du li-

quide hydraulique entraîne l'aspiration de liquide hydraulique frais dans une chambre d'aspiration en forme de croissant qui s'étend sur

plusieurs pas de la denture de la couronne dentée et du pignon.

Par rapport à d'autres pompes réglables connues, dont la ca-

ractéristique de refoulement est indépendante de la vitesse de rotation, ou dont le refoulement peut être réglé indépendamment de la vitesse de rotation, l'avantage des pompes à engrenages intérieurs connues est

leur construction robuste qui permet de régler la caractéristique de re-

foulement sans complication mécanique supplémentaire. De telles

pompes réglables sont utilisées de manière particulièrement avanta-

geuse lorsque l'entraînement a lieu par l'intermédiaire de moteurs d'au-

tomobiles dont la vitesse de rotation varie dans des limites impor-

tantes. Elles sont utilisées comme pompes hydrauliques ou comme pompes de lubrification car elles permettent de limiter sans perte de

puissance le débit maximal obtenu avec une vitesse de rotation relati-

vement faible.

Lorsque la pompe selon la présente invention est utilisée pour alimenter un circuit hydraulique, tous ses canaux de refoulement débouchent dans une chambre de refoulement commune. Les pompes peuvent être avantageusement utilisées comme pompes multi-circuits

au moyen desquelles on alimente en huile différents circuits de pres-

sion. Les canaux de refoulement sont alors regroupés en ensembles et connectés aux différents circuits de pression. Dans ce cas, il est prévu à la périphérie de la pompe deux chambre de refoulement ou plus. Ces chambres de refoulement présentent des débits et de préférence des pressions de refoulement différents, comme cela est le cas pour la pompe à pistons rotatifs. Ainsi, il est possible à partir d'une seule pompe d'alimenter plusieurs, dans tous les cas au moins deux circuits utilisateurs, avec des pressions et des débits différents sans que des

pertes énergétiques apparaissent.

Les pompes à engrenages intérieurs selon l'invention peuvent être réalisées dans différentes combinaisons cinématiques de la roue dentée intérieure et de la couronne dentée:

- avec pigon mobile en rotation et entraîné, monté sur un axe de rota-

tion stationnaire, couronne dentée mobile en rotation et élément

d'étanchéité en forme de croissant (DE 34 44 859-C2) qui remplit l'es-

pace libre entre les secteurs qui ne se recouvrent pas des cercles de tê-

te du pignon et de la couronne dentée et permet ainsi la formation de cellules. Dans les pompes à engrenages intérieurs agencées de la sorte

le canal d'entrée est situé en amont du croissant. Pour obtenir un rem-

plissage régulier des volumes entre dents et pour pouvoir doser avec

précision la quantité de liquide admise dans les entredents non seule-

ment par étranglement mais encore par limitation du temps de remplis-

sage, on peut prévoir dans la région du croissant deux canaux d'entrée pour la couronne extérieure et pour le pignon, la section de passage de

ces canaux étant de préférence inférieure au pas de la denture.

- avec couronne dentée fixe et pignon monté avec possibilité de rota-

tion sur un élément entraîné formant rotor, l'élément formant rotor remplissant l'ensemble de la chambre intérieure de la pompe définie

par le cercle de tête de la denture extérieure et les plaques de ferme-

ture frontales (DE 34 48 253 C2). Le pignon est monté sur le rotor, dans un évidement. L'évidement est circonscrit au cercle de tête de la denture du pignon. La denture du pignon engrène avec la denture de la couronne lors de la rotation du rotor. Une chambre d'amenée d'huile

est située devant le rotor côté frontal, sur le cercle de rotation de l'ori-

fice d'étranglement aménagé dans le rotor. Cet orifice d'étranglement communique à son tour avec la denture. Les canaux de refoulement sont répartis sur le pourtour de la couronne dentée ou sur l'une des plaques de fermeture du corps de la pompe avec un espacement tel que les cellules formées par les dents aient toujours une sortie menant vers

la chambre de refoulement commune.

- avec couronne dentée fixe et pignon monté tournant sur un excentri-

que et entraîné par ledit excentrique, sans rotor assurant l'étanchéité (EP 0 474 001 Ai). L'entrée de la pompe est disposée de manière telle que l'ensemble de la zone d'engrènement de la denture soit situé côté refoulement, sans court-circuit en direction de la section d'aspiration, et par conséquent soit entièrement disponible en tant que chambre de pompe et de refoulement. On créée à cet effet une chambre d'entrée

qui tourne en même temps que l'excentrique et qui d'un côté, commu-

nique directement ou par l'intermédiaire de canaux axiaux aménagés

dans l'excentrique, avec la section d'aspiration et de l'autre communi-

que uniquement avec la chambre de remplissage de la pompe qui tour-

ne avec l'excentrique. De préférence, la denture de la pompe est agen-

cée de manière telle que, dans la zone d'engrènement située entre les points d'intersection des cercles de tête, plusieurs couples de dents se trouvent chaque fois en contact d'étanchéité et forment des cellules fermées. Grâce à ces cellules, la section d'aspiration est séparée de la

section de refoulement.

Un exemple de réalisation avantageux de l'invention est dé-

crit ci-après à l'aide des figures 1 et 2. Le mode de fonctionnement de

la saillie de refoulement est décrit à l'aide des figures 3 à 6.

La cinématique retenue pour la pompe à engrenages intérieurs

représentée ne constitue qu'une variante de réalisation possible.

Les dessins représentent: figure 1, une coupe axiale de la pompe, figure 2, une coupe radiale de la pompe, figure 3, des combinaisons de denture avec saillie de refoule- ment, figure 4, la formation de la cellule de pompage avec saillie de refoulement (côté flanc d'étanchéité)

figure 5, la sortie des saillies de refoulement de la zone d'in-

tersection des cercles de tête,

figure 6, l'évolution de la pression dans la section de refoule-

ment de la pompe, avec et sans saillie de refoulement.

A la figure 1, le carter de la pompe se compose de l'envelop-

pe 1 et des plaques de fermeture 2 et 3 frontales qui sont empilées

l'une sur l'autre. L'enveloppe 1 présente une chambre intérieure cylin-

dro-circulaire avec une gorge 4 circulaire usinée dans la paroi inté-

rieure cylindrique de celle-ci. La roue dentée 6 extérieure ou couronne

dentée est fixée sur les cordons 5 qui subsistent sur les côtés. L'en-

semble formé de l'enveloppe 1, des plaques de fermeture 2 et 3 fronta-

les et de la couronne dentée 6 est assemblé par des vis 7. Les vis 7 pé-

nètrent dans des trous 8 prévus dans la couronne dentée, dans la région

de la tête des dents.

La couronne dentée présente une denture intérieure. La cham-

bre intérieure de la pompe est donc définie par la denture intérieure de cercle de tête 9 de la couronne dentée. Un axe 10 est montée fixe par

l'une de ses extrémités dans la plaque de fermeture 3. L'autre extrémi-

té de l'axe 10 fait saillie dans la chambre intérieure de la pompe. Un excentrique 11 est monté libre en rotation sur l'axe 10. La largeur axiale de l'excentrique correspond sensiblement à la largeur axiale de l'enveloppe 1 et de la couronne dentée 6. L'excentrique comporte une surface périphérique cylindro-circulaire dont l'axe médian est repéré 12 et qui tourne avec une excentricité E autour de l'axe géométrique

13 de l'axe 10. Le pignon 14 est monté libre en rotation sur l'excentri-

que 11. Le pignon 14 est pourvu d'une denture extérieure. L'excentri-

cité E de l'excentrique et la denture extérieure du pignon sont dimen-

sionnées et les dents sont agencées de manière telle que la denture ex-

térieure dudit pignon engrène avec la denture intérieure de la couronne dentée. Ainsi, les cercles de tête 9 et 15 de la denture se coupent aux points d'intersection 21 et 22 qui se déplacent sur un cercle. Il se forme ainsi côté intérieur du cercle de tête 9 de la couronne dentée, entre

les points d'intersection 21 et 22, du côté de l'axe 13 o est située l'ex-

centricité E, la zone d'engrènement animée d'un mouvement de rota-

tion et, du côté opposé à l'excentricité, la chambre intérieure en forme

de croissant ou chambre de remplissage 23 tournante de la pompe.

La denture est agencée de manière telle que les dents des roues dentées extérieure et intérieure soient en contact d'étanchéité au

niveau de leurs flancs entre les points d'intersection 21 et 22 des cer-

cles de tête 9 et 15. Il se forme ainsi entre les points d'intersection 21 et 22, dans la zone d'engrènement, une ou plusieurs cellules qui sont

fermées les unes vis-à-vis des autres et vis à vis de la chambre inté-

rieure 23 en forme de croissant éloignée de l'excentricité par le

contact entre les flancs.

L'entraînement de la pompe est assuré par l'arbre d'entraîne-

ment 16. L'arbre d'entraînement 16 est monté concentrique à l'axe géo-

métrique 13 de l'axe 10, avec possibilité de rotation dans l'autre pla-

que de fermeture 2 frontale et son extrémité est située sensiblement dans le plan de la face intérieure de la chambre de la pompe. L'arbre 16 de la pompe forme une surface frontale sur laquelle est fixé un doigt d'entraînement 17 excentré. Le doigt d'entraînement 17 fait

saillie dans la direction axiale et pénètre dans un logement d'entraîne-

ment 18 aménagé dans la face frontale voisine de l'excentrique 11,

dans la région de l'excentricité.

La pompe comporte comme entrée un canal d'entrée 19 sensi-

blement radial aménagé dans la plaque de fermeture 3 frontale. Le ca-

nal d'entrée débouche dans une chambre de distribution 20 qui entoure de manière concentrique l'axe 10. La chambre de distribution 20 se présente sous la forme d'un évidement cylindro-circulaire dans la face

frontale de la plaque de fermeture qui délimite la chambre de pompe.

Son rayon est inférieur au rayon Fi du cercle de pied de la roue dentée intérieure moins l'excentricité E. Un évidement cylindro-circulaire est aménagé dans la face frontale en vis-à-vis de l'excentrique 11, de manière concentrique à

l'axe 12 dudit excentrique. Cet évidement sert de chambre d'entrée 28.

La chambre de distribution 20 et la chambre d'entrée 28 communiquent entre elles par des canaux qui traversent axialement l'excentrique. Ces

canaux sont de préférence agencés sous forme de rainures dans l'alésa-

ge de l'excentrique et servent à la lubrification du palier lisse entre l'excentrique et l'axe 10 ainsi qu'au refroidissement de l'excentrique 11. Le logement d'entraînement 18 fait également office d'un tel canal; le logement traverse axialement l'excentrique 11 et son bord extérieur présente un rayon qui est légèrement supérieur au rayon de l'arbre. Il peut y avoir plusieurs canaux de ce type. On voit sur la figure 2 qu'il

est prévu deux canaux 29 et 30 de lubrification dans la région du pa-

lier lisse de la roue dentée intérieure, lesquels canaux sont mutuelle-

ment décalés de 60 dans la direction périphérique de la surface exté-

rieure de l'excentrique 11. Des canaux correspondants peuvent aussi être aménagés dans l'alésage de l'excentrique de manière à obtenir par l'écoulement à travers les canaux 29 et 30 et à travers le logement

d'entraînement 18 une répartition symétrique de l'huile et simultané-

ment un bon support hydrodynamique de l'excentrique. Le flux d'huile a notamment pour fonction de refroidir l'excentrique. Cette fonction de refroidissement est particulièrement importante car l'excentrique

lui-même est monté tournant au niveau de son alésage et sa surface ex-

térieure sert de palier tournant pour la roue dentée intérieure.

La chambre d'entrée 28 est fermée vis-à-vis de la surface in- térieure du pignon par une nervure fixe 34. Cette nervure doit s'éten-

dre sensiblement sur l'ensemble de la zone d'engrènement. En d'autres termes cela signifie que l'évidement doit s'étendre depuis le côté du

palier de l'excentrique éloigné de l'excentricité jusqu'à la surface inté-

rieure du pignon. La zone d'ouverture doit s'étendre au maximum sur l'angle au centre qui est mesuré au niveau de l'axe 13 de la pompe et dont la valeur n'est pas supérieure à la somme de l'angle de pas et de l'angle au centre mesuré au niveau de l'axe 13 de la chambre intérieure

23 en forme de croissant (zone d'ouverture).

La figure 2 montre que même dans la zone d'ouverture, la nervure 34 ne présente qu'une petite ouverture de passage 35 sous la

forme d'une rainure aménagée dans la face frontale de la nervure. Cet-

te rainure est située sur le diamètre de l'excentrique qui passe par l'axe de la pompe et l'axe de l'excentrique, du côté éloigné de l'axe de l'excentrique. Sur sa face frontale située dans le plan radial de l'évidement

28, la roue dentée intérieure est pourvue de rainures 36 de communica-

tion. Une rainure 36 de communication relie chaque fois radialement

* un fond de dent à la surface intérieure.

La canal de refoulement 24 est situé radialement dans l'enve-

loppe 1 de la pompe et communique avec la gorge périphérique 4 amé-

nagée dans ladite enveloppe. Cette gorge périphérique est limitée en direction de l'intérieur par la surface extérieure de la couronne dentée

et forme une chambre extérieure.

Dans la région de chaque entredent, la couronne dentée com-

porte au moins un orifice de refoulement 25. La figure 1 montre qu'il est prévu pour chaque entredent deux orifices de refoulement 25.1 et 25. 2 disposés côte à côte dans la direction axiale. Les orifices de refoulement sont disposés dans des plans radiaux parallèles. Chaque plan radial contient un anneau 26.1 et 26.2 élastique formant clapet de refoulement qui couvre tous les orifices de sortie situés dans un plan perpendiculaire et est coupé dans un plan axial. L'une des extrémités

est tenue par exemple par un rivet tandis que l'autre extrémité est li-

bre. Ces anneaux 26.1 et 26.2 forment des clapets de refoulement pour

chacun des orifices de refoulement.

La pompe à engrenages intérieurs selon l'invention fonc-

tionne de la manière suivante:

L'arbre d'entraînement 16 est entraîné dans le sens de rota-

tion repéré 31. Le doigt d'entraînement 17 pénètre dans le logement d'entraînement 18 de l'excentrique et entraîne ce dernier. Le pignon 14 est donc animé d'un mouvement de nutation dans la chambre intérieure de la pompe, ledit pignon tournant dans la direction repérée 32 par suite de son engrènement avec la denture de la couronne. Il forme avec la denture de la couronne dentée, dans la zone d'engrènement comprise entre les points d'intersection 21, 22 des deux cercles de tête, une ou plusieurs cellules qui tour à tour s'agrandissent et se rétrécissent. Dans la zone arrière les cellules s'agrandissent jusqu'au moment o elles s'ouvrent et entrent en communication avec la chambre intérieure 23 en forme de croissant remplie d'huile. Côté avant du pignon, les cellu- les se rétrécissent. Ici, l'huile subit une mise en pression. Lorsque la

pression à l'intérieur d'une cellule est supérieure à la pression du cir-

cuit qui règne dans la gorge 4 périphérique, les anneaux 26.1 et 26.2

formant clapets des orifices de sortie 25.1 et 25.2 se soulèvent par sui-

te de la différence de pression et l'huile peut être refoulée hors de la cellule. Du fait de la pression négative qui règne côté aspiration de l'huile est aspirée à partir du canal d'aspiration 19. L'huile arrive tout d'abord dans la chambre de distribution 20. La chambre de distribution

communique avec la chambre d'entrée 28 par l'intermédiaire du loge-

ment d'entraînement 18 qui traverse axialement l'excentrique et/ou de

canaux de liaison 29. Les canaux de liaison 29 sont agencés sous for-

me de rainures dans la surface périphérique du palier lisse de l'excen-

trique. Il se forme ainsi dans la région du palier lisse de l'excentrique

1 un film d'huile de bonne qualité qui sert simultanément au graissa-

ge et au support hydrodynamique.

L'excentrique tournant dans la direction 31, le pignon tourne

dans la direction 32. Ainsi le pignon se déplace par rapport à l'excen-

trique et par rapport à l'ouverture de passage 35 radiale aménagée dans

la nervure extérieure 34 de l'excentrique. Une communication inter-

mittente est ainsi établie entre la chambre d'entrée 28 et la chambre

intérieure 23 en forme de croissant (identique à la chambre de remplis-

sage) par l'intermédiaire des rainures de communication 36 prévues dans la surface frontale du pignon. L'ouverture de passage 35 et/ou les

rainures de communication 36 sont dimensionnées de manière à assu-

rer exclusivement une communication avec étranglement. Par ailleurs,

la quantité d'huile qui entre dans la chambre de remplissage 23 est li-

mitée par le laps de temps, dépendant de la vitesse de rotation de la pompe, pendant lequel l'ouverture de passage 35 et les rainures de

communication 36 sont mutuellement alignées.

L'ouverture de passage 35 peut aussi être plus grande que re-

présenté de manière à ce qu'à chaque fois plusieurs rainures de com-

munication de la roue dentée intérieure se trouvent en regard de l'ou-

verture de passage 35 de la chambre d'aspiration et qu'il existe une liaison permanente entre la chambre d'entrée 28 et la chambre de rem-

plissage 23. L'étendue de l'ouverture de passage 35 est cependant limi-

tée pour que celle-ci n'interfère jamais avec l'une des cellules de pom-

page fermées de la zone d'engrènement. On évite ainsi une course nul-

le de ces cellules dans la section de refoulement et on maintient voire

on améliore le rendement hydraulique de la pompe. L'étendue de l'ou-

verture de passage 35 ne doit par conséquent être supérieure que de la valeur du pas à l'étendue de la chambre intérieure 23 en forme de

croissant délimitée par les deux cercles de pied. L'étendue de la cham-

bre 23 intérieure en forme de croissant, de l'ouverture de passage 35 et la valeur du pas sont mesurées chaque fois en tant qu'angle au centre

par rapport à l'axe 13 centré.

La pompe est utilisée de préférence comme pompe à aspira-

tion étranglée. En limitant la quantité d'huile admise, seule une quan-

tité d'huile limitée peut être aspirée par unité de temps. Cette quantité aspirée, limitée dans le temps, n'assure le remplissage de la pompe que jusqu'à une vitesse de rotation déterminée de celle-ci. Le débit de la

pompe n'est donc proportionnel à la vitesse de rotation de ladite pom-

pe que jusqu'à cette vitesse. Le débit n'augmente plus lorsque la vites-

se augmente. L'augmentation de la vitesse ne s'accompagne pas non plus d'une augmentation de la puissance absorbée. La pompe convient

donc tout particulièrement pour des utilisateurs dans des véhicules au-

tomobiles dont la consommation en huile n'est pas liée à la vitesse de

rotation du moteur, cette dernière variant fortement.

L'étranglement - comme indiqué plus haut - peut être obtenu

par un sous-dimensionnement de l'ouverture de passage 35 de la cham-

bre d'entrée 28 et/ou par un sous-dimensionnement des rainures de communication 36 dans la surface frontale du pignon. Comme solution

alternative ou en complément, on peut aussi prévoir dans le canal d'as-

piration 19 un étranglement qui limite la quantité d'huile pouvant sé-

couler par unité de temps.

L'agencement d'une pompe à engrenages intérieurs conforme à l'invention est représenté sur les figures 1 et 2 en tant qu'agencement de principe avec une denture non corrigée. En modifiant la géométrie de la denture avec les saillies de refoulement on ne modifie pas le fonctionnement de base de la pompe à engrenages intérieurs représen- tée. Seule la formation de la cellule de pompage et le reflux du liquide

hydraulique vers la section d'aspiration sont modifiés.

La figure 3 montre les combinaisons possibles que l'on ob-

tient en plaçant des saillies de refoulement sur les deux roues dentées

conjuguées.

La figure 3a représente une denture non corrigée dans laquel-

le le pignon roule dans la couronne dentée et présente une différence de nombre de dents de 2. Dans cette représentation et dans les autres

représentations de principe aucune mention n'est faite de l'entraîne-

ment des roues dentées; celui-ci peut avoir lieu conformément aux va-

riantes cinématiques mentionnées précédemment.

Les saillies de refoulement sont prévues sur la couronne den-

tée à la figure 3b, et sur le pignon à la figure 3c. En ne corrigeant

qu'une seule roue dentée parmi les deux on modifie de manière sensi-

ble la forme de la cellule de pompage, mais on n'obtient que partielle-

ment la fermeture de la cellule et la formation d'une fente de passage.

A la figure 3d les deux roues dentées conjuguées sont pour-

vues de saillies de refoulement et l'on doit attendre un meilleur com-

portement au refoulement comparé aux variantes selon les figures 3b et 3c. La figure 3d résulte de la combinaison des deux roues dentées à

denture corrigée selon les figures 3b et 3c.

La figure 4 montre comment la denture corrigée du pignon 46 qui tourne dans la direction 49 pénètre dans la denture corrigée de la couronne dentée fixe. Le pignon 46 tourne autour de l'axe de rotation 47 qui est décalé de la valeur de l'excentricité par rapport à l'axe de symétrie 48 de la couronne 45. On a ainsi pour le pignon 46 le cercle de tête 50 et pour la couronne dentée 45 le cercle de tête 51. Les deux cercles de tête se coupent au point 44 de début du recouvrement et au

point 52 de la fin du recouvrement. Il s'agit des points o ont lieu res-

pectivement le premier et le dernier contact entre les roues conjuguées

dans la zone d'engrènement.

Il est prévu dans le prolongement du pied de chaque dent de la couronne dentée 45 des canaux de refoulement 43 avec clapets de refoulement non représentés. Le liquide hydraulique est refoulé par ces canaux lorsque la pression, lors du processus de compression, est

supérieure à la pression de refoulement du liquide.

Dans la disposition représentée, la couronne dentée 45 et le pignon 46 sont pourvus de saillies de refoulement et de secteurs avec

des évidements adaptés qui sont destinés à assurer l'engrènement par-

fait des deux roues dentées.

Dans le sens de rotation 49 représenté du pignon 46, la dent munie de la saillie 41 s'approche du point o se forme la cellule de pompage. Ce point est caractérisé par le fait qu'il n'y a pas encore de

contact mécanique entre la dent du pignon et la dent conjuguée corres-

pondante de la couronne dentée. Lorsque la dent de la roue intérieure

portant la saillie 41 progresse de la valeur du pas, il se forme une fen-

te de passage 53 de faible largeur qui ferme de manière définie le vo-

lume de la cellule 42 de pompe vis-à-vis de la chambre d'aspiration.

Lorsque la rotation du pignon par rapport à la couronne se poursuit, le

volume de liquide hydraulique enfermé dans la cellule de pompage su-

bit une compression. La cellule de pompage 42 communiquant avec la chambre d'aspiration par l'intermédiaire de la fente de passage 53 de

faible largeur, du liquide hydraulique peut refluer de manière contrô-

lée vers la chambre d'aspiration 54.

Grâce à la forme particulière de la saillie de refoulement 41 sur le pignon et à la forme conjuguée adaptée de la couronne dentée , la fente de passage n'évolue pratiquement pas pendant une rotation

donnée de la roue dentée intérieure. Si au cours de l'évolution de l'an-

gle de rotation du pignon la pression dans la chambre de refoulement

42 atteint la pression du circuit côté refoulement, du liquide hydrauli-

que peut passer dans la chambre de refoulement par l'intermédiaire du canal de refoulement 43 en même temps que du liquide reflue par la

fente de passage de faible largeur, dans la mesure o le clapet de re-

foulement non représenté ne s'ouvre pas.

Lors de la poursuite de la rotation du pignon pourvu de la saillie 41, le contact mécanique entre les roues concernés est atteint au point d'intersection 44 des cercles de têtes de la couronne et du pignon

intérieure. La cellule de pompage est alors définitivement fermée. Na-

turellement la fente de passage 53 de faible largeur est elle aussi fer-

mée. Ce mouvement de fermeture qui s'opère au cours de l'évolution

de la position angulaire du pignon n'entraîne cependant qu'une varia-

tion relativement faible du volume de la cellule de pompage 42, l'aug-

mentation de pression à l'intérieur de la cellule 42 se faisant plutôt en

"douceur" par rapport à une denture non corrigée. La montée en pres-

sion qui en résulte à l'intérieur de la cellule est nettement inférieure à

celle que l'on obtient avec une denture non corrigée.

Lorsque la cellule est définitivement fermée, la poursuite de

la rotation du pignon entraîne une réduction du volume de ladite cellu-

le; le liquide hydraulique est refoulé jusqu'à ce que soit atteint le

point mort inférieur de la course de refoulement.

Outre le mouvement représenté à la figure 4 de pénétration d'une dent pourvue d'une saillie dans la zone d'engrènement adaptée de la roue conjuguée accompagné, le mouvement de sortie de ladite dent hors de la denture de la couronne dentée représenté à la figure 5 est

également important.

Après avoir atteint le point mort inférieur du déplacement re-

latif de la denture du pignon et de la denture de la couronne dentée, lorsque la rotation du pignon se poursuit en direction du point de fin

de recouvrement des deux cercles de tête 51, 52, la saillie de refoule-

ment 41 de la dent du pignon sort du vide entre dents de la couronne dentée. Avec la géométrie de dent selon l'invention il est nécessaire d'apporter certaines corrections aux dents des roues conjuguées pour

permettre une sortie parfaite des dents dans des conditions de roule-

ment données. Il en résulte la géométrie de denture corrigée de la cou-

ronne dentée comprenant une saillie de refoulement suivie d'une partie évidée. Au niveau du point 52 de fin de recouvrement des cercles de tête le contact mécanique entre les roues dentées conjuguées cesse, de

sorte que la zone d'aspiration en forme de croissant de la pompe à en-

grenages intérieurs s'ouvre.

La forme représentée des saillies de refoulement et des évide-

ments de la couronne dentée et du pignon est dictée d'une part par les conditions de roulement et d'autre part par les données de fabrication qui obligent à procéder à des corrections de la forme de base d'une saillie de refoulement. La figure 6a montre une courbe de pression caractéristique pour une pompe à engrenages intérieurs dont la denture correspond à

la norme appliquée jusqu'ici. On voit très nettement l'augmentation ra-

pide de la pression au début de la fermeture de la cellule de pompage, c'est-à-dire lors du premier contact mécanique entre les roues dentées

conjuguées. Après quelques oscillations de pression qui sont relative-

ment fortement amorties la pression à l'intérieur de la cellule oscille et

se stabilise à une valeur sensiblement constante puis chute à une va-

leur de base à l'ouverture du clapet de refoulement.

La figure 6b montre la courbe de pression obtenue avec une denture conforme à l'invention, pourvue de saillies de refoulement. Le pic de pression au début de la phase de fermeture est nettement plus faible (environ de moitié) tandis que le reste de la courbe reste en

grande partie semblable à la courbe pour la denture non corrigée.

On constate donc une nette amélioration du comportement de la pompe en ce qui concerne l'évolution de la pression au moment de la fermeture de la cellule de pompage, essentiellement responsable du

bruit lorsque la pompe fonctionne.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Pompe à engrenages intérieurs comprenant une couronne

dentée (6, 45) pourvue d'une denture intérieure, dont les flancs me-

nants sont limités radialement vers l'intérieur par un cercle de tête (9) intérieur, un pignon (16, 46) pourvu d'une denture extérieure, dont les flancs menants sont limités radialement vers l'extérieur par un cercle de tête (15) extérieur, le pignon étant monté de manière excentrée par rapport à la couronne dentée et les flancs menants étant en prise entre les points d'intersection du cercle de tête extérieur avec le cercle de

tête intérieur, la couronne dentée ou le pignon étant entraîné, le nom-

bre de dents du pignon (14, 46) étant inférieur au nombre de dents de la couronne dentée et la forme des dents des roues dentées s'écartant de la forme idéale, caractérisée par le fait que les dents du pignon (14,

46) et/ou de la couronne dentée (6, 45) sont prolongées au delà du cer-

cle de tête concerné et sont pourvues d'une saillie de refoulement (40, 41), laquelle saillie de refoulement est agencée de manière telle que,

en avant de la région o les cercles de tête se recouvrent, la saillie pé-

nètre dans le vide entre dents délimité par le cercle de tête de l'autre roue dentée et forme avec le côté de la dent de ladite autre roue dentée o se trouve également le flanc d'étanchéité une fente de passage (53) étroite qui, dans toutes les positions en rotation, présente une section

d'étranglement donnée.

2. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 1, ca-

ractérisée par le fait que les dents de l'autre roue dentée présentent el-

les aussi une saillie de refoulement (40, 41) et par le fait que la fente de passage (53) étroite est également formée du côté de la saillie de

refoulement concernée o se trouve le flanc assurant étanchéité.

3. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que l'autre roue dentée, sur

ses flancs qui ne sont pas en prise (flancs conjugués) présente des évi-

dements qui, dans toutes les positions en rotation, sont distants des

saillies des dents de la première roue.

4. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la couronne dentée (6,

) est fixe, qu'un arbre est entraîné en rotation à l'intérieur de la cou-

ronne dentée et est excentré par rapport à celle-ci, qu'un excentrique

(11) est monté sur l'arbre et que le pignon est monté tournant sur l'ex-

centrique et tourne à une vitesse qui correspond à la vitesse d'entraîne-

ment.

5. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la couronne dentée (6,

) est fixe, qu'un arbre est entraîné en rotation à l'intérieur de la cou-

ronne et est centré par rapport à celle-ci, qu'un rotor est fixé sur l'ar-

bre et qu'un pignon est monté tournant et de manière excentrée sur le

rotor et engrène avec la denture de la couronne dentée.

6. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le pignon (14, 46) est

fixe et que la couronne dentée (6, 45) est entraînée, que le pignon en-

grène avec la couronne, que l'axe de rotation de la couronne tourne de manière excentrique en fonction des conditions d'engrènement et qu'un élément fixe en forme de croissant remplit l'espace entre le pignon et

la couronne dentée en assurant l'étanchéité.

7. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que, pendant un laps de

temps donné ou un angle de rotation donné, la géométrie de la fente de passage (53) formée entre les flancs en prise de la couronne dentée et du pignon, avant la fermeture de la cellule de pompage ne varie que faiblement et que les conditions de reflux du liquide hydraulique de la

cellule de pompage (42) en cours de formation vers la chambre d'aspi-

ration ne varient que faiblement.

8. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la différence entre le

nombre de dents de la couronne dentée (6, 45) et le entre le nombre de dents du pignon (14, 46) est d'au moins une dent, de préférence de

deux dents ou plus.

9. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les dents présentent

des formes de flancs non symétriques par rapport au plan médian axial de la dent, le rapport de conduite apparent étant élevé pour les flancs

en prise et faible pour les flancs qui ne sont pas prise.

10. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 3 ou la revendication 9, caractérisée par le fait que l'on agrandit la cellule de pompage (42) en modifiant sur la forme de la dent au voisinage du pied de dent du côté en prise de ladite dent (formation de gorges).

11. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 1 ou

la revendication 7, caractérisée par le fait que le rendement volumétri-

que, en tant que rapport du taux de remplissage effectif au taux de remplissage théorique, dépend essentiellement de la géométrie de la

fente de passage (53) avant la fermeture de la cellule de pompage (42).

12. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 1 ou la revendication 7, caractérisée par le fait que la variation dans le temps et sur le plan de la géométrie de la fente de passage (53) qui se

forme au cours de la rotation de la pompe à engrenages intérieurs dé-

termine dans une large mesure la montée en pression à l'intérieur de la

cellule en cours de formation.

13. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le pic de pression qui apparaît lors de la fermeture d'une cellule de pompage (42) avec une denture non corrigée

est réduit grâce à la correction à l'aide de saillies de dents.

14. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le refoulement du liquide hydraulique hors de la cellule de pompage intervient alors que la fente de passage (53) n'est pas encore fermée dès que la pression à l'intérieur de la cellule

de pompage est supérieure à la pression du circuit côté refoulement.

15. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 12, dans laquelle on réduit la génération de bruit lors du fonctionnement de la pompe et la sollicitation mécanique des organes de ladite pompe par correction de la denture au moyen de saillies de refoulement (40,

41).

16. Pompe à engrenages intérieurs selon la revendication 15, dans laquelle on peut limiter à une valeur maximale le débit volumique de la pompe indépendamment de la vitesse de rotation de celle-ci en

agissant sur des éléments d'étranglement côté entrée de la pompe.

17. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisée par le fait que les orifices

d'aspiration permettent l'entrée du liquide hydraulique dans une cham-

bre d'aspiration en forme de croissant qui s'étend sur plusieurs pas de

la denture de la couronne dentée et du pignon.

18. Pompe à engrenages intérieurs selon l'une quelconque des revendication 1, 3 ou 8, caractérisé par le fait que les dents en prise de la couronne dentée et du pignon forment au moins une cellule fermée, chacune de ces cellules communiquant avec un canal de refoulement commun par une sortie correspondante qui est fermée par un clapet de

refoulement.